生物膜法
 
生物膜法主要用于从污水中去除溶解性有机污染物,是一种被广泛采用的生物处理方法。生物膜法的主要优点是对水质、水量变化的适应性较强。生物膜法是一大类生物处理法的统称,共同的特点是微生物附着在介质“滤料”表面上,形成生物膜,污水同生物膜接触后,溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质,污水得到净化,所需氧气一般直接来自大气。污水如含有较多的悬浮固体,应先用沉淀池去除大部分悬浮固体后再进入生物膜法处理构筑物,以免引起堵塞,并减轻其负荷。按照生物膜形成的方式,生物膜法可分为生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和曝气生物滤池等。
1 生物滤池
1.1 工艺原理
         污水通过布水设备连续地、均匀地喷洒到滤床表面,在重力作用下,污水以水滴的形式向下渗沥,或以波状薄膜的形式向下渗流。最后,污水到达排水系统,流出滤池。污水流过滤床时,有一部分污水、污染物和细菌附着在滤料表面上,微生物便在滤料表面大量繁殖,不久,形成一层充满微生物的黏膜,称为生物膜。污水流过成熟滤床时,污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附、降解,从而得到净化。
1.2 工艺特点
生物滤池处理城市污水比较理想。生物滤池构造简单,操作容易,对有毒物质的冲击有一定的承受和适应能力,当负荷比较低时,出水水质可以高度硝化,污泥量少,并且依靠自然通风供氧,运行费用低。但是由于微生物附着在滤料固定的表面生长,不能随环境的变化而改变反应器中的生物量,从而对污水浓度和流量的适应性较差。对于季节和环境温度的变化也受一定影响。

2、 生物接触氧化法
2.1 工艺原理
生物接触氧化法也称淹没式生物滤池,其在氧化池内设置填料并淹没在污水中,经曝气充氧的污水与填料上的生物膜相接触。在生物膜的作用下有机物被生物膜所吸附,污水得到净化。旧的生物膜脱落后,新的生物膜又会在原来脱落的地方生长起来,如此新陈代谢,使氧化池净化功能处于动态平衡,使出水水质保持稳定。
2.2 工艺特点
①用分段法提高净化能力。生化过程分为两个阶段。首先是有机物被吸附在污泥上或存在细胞内进行生物合成,这个吸附合成速度很快。第二阶段的生化过程以氧化为主,速度较慢。
②用加接触层的办法来提高沉淀池效率。对沉淀池的生物膜采取沉淀的办法,而对细小的悬浮物采取滤层截留的办法,沉淀池取上升流速6.5~7.5m/h;澄清区停留15min。
③接触氧化工艺只需0.5~1.0h就可以达到活性污泥工艺8h的效果。主要靠生物膜,把氧化池分为两段,沉淀池加接触层,接触氧化池分离下来的污泥含有大量气泡,宜采用气浮法分离。
2.3 基本特点
1、由于填料比表面积大,池内充氧条件良好,池内单位容积的生物固体量较高,因此,生物接触氧化池具有较高的容积负荷;
2、由于生物接触氧化池内生物固体量多,水流完全混合,故对水质水量的骤变有较强的适应能力;
3、剩余污泥量少,不存在污泥膨胀问题,运行管理简便。
生物接触氧化法具有生物膜法的基本特点,但又与一般生物膜法不尽相同。一是供微生物栖附的填料全部浸在废水中,所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。二是采用机械设备向废水中充氧,而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧,相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填料,也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池。三是池内废水中还存在约 2~5%的悬浮状态活性污泥,对废水也起净化作用。因此生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法,兼有生物膜法和活性污泥法的优点。

2.4 工艺控制条件
1pH    接触氧化法对pH值有一定的适应能力,但pH值超过9时,其处理效果明显下降。因此,接触氧化法进水的pH值宜控制在6.58.8
2)水温    温度过高或过低都会抑制微生物的生长为宜。因此,其进水温度应控制在1035
3BOD负荷    BOD负荷与被处理废水的污染物及处理出水水质有密切关系。通常,易降解废水的BOD负荷较高,对城市污水,一般取1.01.8kgBOD5/(m3·d)
4)接触时间    相同的进水水质条件下,接触时间愈长,出水的BOD5值愈低,处理效果愈好;反之,则相反。此外,接触时间与采用的处理工艺流程也有很大关系。
5)供气量    在生物接触氧化法中,生物膜消耗溶解氧的总量因BOD5的负荷而异,一般在13mg/L。工程上有时间根据试验结果以水气比(处理水量与供气量之比)来确定供气量,如城市废水为1:(35)。


3、 生物转盘
3.1 工艺原理
生物转盘是一种污水处理的好氧生物反应器,由水槽和一组圆盘构成,圆盘下部浸没在水中,圆盘上部暴露在空气中,圆盘表面生长有生物群落,转动的转盘周而复始地吸附和生物氧化有机污染物,使污水得到净化。
生物转盘每旋转一周经历吸附分解废水中有机物和吸收空气中分子氧的两个过程。当附着生长的生物膜的圆盘的下部浸没到废水中时,废水中的有机物被盘体上的生物膜吸附,并在生物酶的作用下,作为微生物的营养物质加以吸收和氧化分解;而当这部分盘体在转轴的带动下离开水面暴露在空气当中时,空气中的分子氧首先溶入盘片上生物膜表面的附着水层中,并继续向生物膜及其膜的内部迁移,提供好氧微生物代谢所需要的溶解氧。如此往复循环,使废水中的有机污染物不断在生物膜的作用下氧化分解,废水得以净化。
在实际运行过程中,生物膜经历生长、增厚和衰老脱落的过程,其原因在于生物转盘在转动过程中所产生的剪切力,生物膜过厚而造成靠近盘片的生物膜形成厌氧分解所产生的气体产物对生物膜起到一定的剥离等共同作用结果。脱落后的片状生物膜作为腐殖污泥,在二沉池中得到沉淀分离。除有效地去除有机污染物外,如运行得当,生物转盘系统能够具有硝化、脱氮和除磷的功能。

3.2 工艺流程
废水经格栅、沉砂池和初沉池后,进入生物转盘。废水中溶解态和细微悬浮态有机物通过生物膜微生物的氧化降解作用,一部分转化为简单的有机物及CO2H2O等,另一部分用于合成生物膜微生物的原生质。废水经生物转盘处理后连同从盘体上脱落的生物膜残片进入二沉池,经泥水分离获得净化出水,所分离的腐殖污泥另行处理。采用生物转盘处理浓度高的废水时,也可采用初次沉淀池、一级生物转盘、中间沉淀池、二级生物转盘、二次沉淀池的工艺流程。
生物转盘工艺中的氧化槽可以有多种不同的组合形式。
1)单轴单级处理    废水从氧化槽的一侧流入平行于盘面流动,从槽的另一侧流出。
2)单轴多级处理    前一级氧化槽流出的水流入后一级氧化槽。
3)多轴多级处理    废水经第一级(轴)的生物转盘处理后,进入第二级(轴)转盘。

3.3 工艺特点
1.微生物浓度高
特别是最初几级的生物转盘,据一些实际运行的生物转盘的测定统计,转盘上生物膜量如折算成曝气池的MLVSS,可达4000060000mg/LF/M比为0.050.1,这是生物转盘高效率主要原因之一。
2.生物相分级
在每级转盘生长着适应于流入该级污水性质的生物相,这种现象对微生物的生长繁育,有机污染物降解非常有利。
3.污泥龄长
在转盘上能够增殖世代时间长的微生物,如硝化菌等,因此,生物转盘具有硝化、反硝化的功能。采用适当措施,生物转盘还可以用以除磷,由于无需污泥回流,可向最后几级接触反应槽或直接向二次沉淀池投加混凝剂去除水中的磷。
4.BOD适应范围广
BOD值达10000mg/L以上的超高浓度有机污水到10mg/L以下的超低浓度污水都可以用生物转盘进行处理,并能够得到较好的处理效果。因此,该法是耐冲击负荷的。
5.产生的污泥量较少
在生物膜上的微生物的食物链较长,故其产泥量约为活性污泥处理系统的1/2左右,在水温为520的范围内,去除率为90%的条件下,去除1kgBOD的产泥量约为0.25kg
6.动力消耗低
接触反应槽不需要曝气,污泥也无需回流,能耗低是该法最突出的特征之一,据有关运行单位统计,每去除1kgBOD的耗电量约为0.7kW·h,运行费用低。
7.维护管理方便
该法不需要经常调节生物污泥量,不存在产生污泥膨胀的麻烦,复杂的机械设备也比较少,因此,便于维护管理,不产生滤池蝇,不出现泡沫也不产生噪声,不存在发生二次污染的现象。
4、 曝气生物滤池
4.1 工艺原理
曝气生物滤池法(BAF,Biological Acrated Filters)也叫淹没式曝气生物滤池(SBAF,Submerged Biological Aeratcd Filters),是生物滤池的一种改造,它以颗粒滤料为填料进行生物处理和悬浮过滤,节省了二沉池。其工艺原理为滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料,滤料表面生长着生物膜,滤料内部曝气,污水流经时利用滤料上高浓度生物膜的生物絮凝作用截留污水中的悬浮物,并保证脱落的生物膜不会随水漂出,运行一段时间后,出水头损失增加,需对滤池进行反冲洗,以释放截留的悬浮物并更新生物膜。

4.2 工艺特点
①一次性投资比传统方法低1/4;②占用面积为常规工艺的1/10~1/5,运行费低1/5;③进水要求悬浮物50~60mg/L,最好与一级强化处理相结合,如采用水解酸化池;④填料多为页岩陶粒,直径5mm,层高1.5~2m;⑤水往下、气往上的逆向流可不设二沉池。
曝气生物滤池与普通活性污泥法相比,具有有机负荷高、占地面积小(是普通活性污泥法的1/3)、投资少(节约30%)、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好等优点,但它对进水SS要求较严(一般要求SS≤100mg/L,最好SS≤60mg/L),因此对进水需要进行预处理。同时,它的反冲洗水量、水头损失都较大。
另外,曝气生物滤池作为集生物氧化和截留悬浮固体于一体的新工艺,节省了后续沉淀池(二沉池),具有容积负荷、水力负荷大,水力停留时间短,所需基建投资少,出水水质好:运行能耗低,运行费用少的特点。

4.3 应用范围
曝气生物滤池的应用范围较为广泛,其在水深度处理、微污染源水处理、难降解有机物处理、低温污水的硝化、低温微污染水处理中都有很好的、甚至不可替代的功能。 

 

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